666化学机械抛光技术的研究进展

第6期雷红，等：化学机械抛光技术的研究进展·495能的重要因素.Applied materials(美)、Ebara(日本)、IPEC Planar随者电子产品表面质量要求的不断提高，表面(美)、Speed Fam(美)、Strasbaugh(美)等公司生平坦化加工技术也在不断发展.如最初半导体基片产，图1为SPEEDFAM公司生产的一种用于计大多采用机械抛光的平整方法，但得到的表面损伤算机硬盘基片抛光的双面抛光机，上盘可相对下盘极其严重；基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃做旋转运动，上盘与下盘均粘有抛光垫，工件放在下SOG(spin-on-glass)、低压CVD(chemical vapor盘的齿轮片中，通过上盘施加一定的下压力，抛光液deposit),等离子体增强CVD、偏压瓣射和属于结构从上部供给，均匀地海人抛光垫及抛光区域.CMP的澱射后可腐蚀，热回流、淀积腐蚀-淀积等方法[设备目前正在由单头、双头抛光机向多头抛光机发也曾在C工艺中获得应用，但均属局部平面化技展，结构逐步由旋转运动结构向轨道抛光方法和线术，其平坦化能力从几微米到几十微米不等，不能满性抛光方法]方面发展.芯片的特征线宽的不断减足特征尺寸在0.35m以下的全局平面化要求.小对CMP设备提出了更高的要求，如设备集成、干199]年IBM首次将化学机械抛光技术成功应进干出、抛光头改进、多工序加工、无研磨膏CMP、用到64 Mb DRAM的生产中[)，之后各种逻辑电路终点检测、自动输送接口、干法清洗圆片等，同时，对和存储器以不同的发展规模走向CMP,CMP将纳于0.18m或更小图形尺寸的新材料（低、高k值绝米粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合缘材料和铜)的CMP设备还有待开发.起来，满足了特征尺寸在0.35um以下的全局平面化要求.CMP可以引人注目地得到用其他任何平面化加工不能得到的低的表面形貌变化).目前，化学机械抛光技术已成为几乎公认为惟一的全局平面化技术们，其应用范围正日益扩大，与其他技术不同，CMP技术是从实践中发展起来的，其发明、发展及走向应用都是在工业界而不是在学术界完成的，因而系统性的研究尤其是理论研究还比较欠缺，本文拟对目前国际上的研究成果进行综述，并提出未解决的理论及技术问题，图1一种硬盘基片CMP用双面抛光机Fig.1 The photograph of polisher for hard disk CMP1CMP技术及研究现状迄今，学者们对于化学机械抛光中的抛光液、抛CMP工艺的基本原理是将待抛光工件在一定光垫以及抛光参数对抛光性能的影响进行了大量的的下压力及抛光液（由超细颗粒、化学氧化剂和液体研究.介质组成的混合液)的存在下相对于一个抛光垫作1.2抛光液旋转运动，借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐抛光液是CMP的关键要素之一，抛光液的性蚀作用来完成对工件表面的材料去除，并获得光洁能直接影响抛光后表面的质量.抛光液一般由超细表面，1.固体粒子研磨剂（如纳米SiO:、A1,O,粒子等），表面CMP技术所采用的设备及消耗品包括：抛光活性剂、稳定剂、氧化剂等组成1们，固体粒子提供机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检研磨作用，化学氧化剂提供腐蚀溶解作用，图2为自测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等-1，制的一种硬盘抛光用纳米SiOz抛光液的Super-其中抛光液和抛光垫为消耗品.一个完整的CMPSEM形貌.工艺主要由抛光、后清洗和计量测量等部分组成，抛抛光液的化学成分及浓度、磨粒的种类、大小、光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的3大关键要形状及浓度、抛光液的粘度，pH值、流速、流动途径素，目前均依赖进口，其性能和相互匹配决定CMP对去除速度都有影响.能达到的表面平整水平Stein等2o]研究了金属W在含KIO,的Al,O1.1抛光机抛光液中进行CMP的动力学过程，发现抛光速率抛光机是从事CMP加工的场所，目前主要有与KIO浓度、A1O,浓度、抛光压力、转速、抛光垫万方数据